C++11-shared_ptr详解

C++11 unique_ptr》说到,如果有可能就使用unique_ptr,然后很多时候对象是需要共享的,因此shared_ptr也就会用得很多。shared_ptr允许多个指针指向同一个对象,当指向对象的最后一个shared_ptr销毁时,该对象也就会自动销毁。

基本使用

它的很多操作与unique_ptr类似。例如:

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shared_ptr<int> sp;//声明一个指向int类型的智能指针
sp.reset(new int(42));
auto sp1 = make_shared<string>("hello");//sp1是一个智能指针
shared_ptr sp2(new int(42);

而make_shared方式是推荐的一种,它使用一次分配,比较安全。

那些操作会改变计数

我们都知道,当引用计数为0时,shared_ptr所管理的对象自动销毁,那么那些情况会影响引用计数呢?

赋值

例如:

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auto sp = make_shared<int>(1024);//sp的引用计数为1

再比如:

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auto sp1 = make_shared<string>("obj1");
auto sp2 = make_shared<string>("obj2");
auto sp1 = sp2;

该操作会减少sp1的引用计数,增加sp2的引用计数。有的人可能不理解,为什么这样还会减少sp1的引用计数?

试想一下,sp1指向对象obj1,sp2指向对象obj2,那么赋值之后,sp1也会指向obj2,那就是说指向obj1的就少了,指向obj2的就会多,如果此时没有其他shared_ptr指向obj1,那么obj1将会销毁。

拷贝

例如:

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auto sp2 = make_shared<int>(1024);
auto sp1(sp2);

该操作会使得sp1和sp2都指向同一个对象。

而关于拷贝比较容易忽略的就是作为参数传入函数:

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auto sp2 = make_shared<int>(1024);
func(sp2);//func的执行会增加其引用计数

可以看一个具体的例子:

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//来源:公众号编程珠玑
#include<iostream>
#include<memory>
void func0(std::shared_ptr<int> sp)
{
std::cout<<"fun0:"<<sp.use_count()<<std::endl;
}
void func1(std::shared_ptr<int> &sp)
{
std::cout<<"fun1:"<<sp.use_count()<<std::endl;
}
int main()
{
auto sp = std::make_shared<int>(1024);
func0(sp);
func1(sp);
return 0;
}

其运行输出结果为:

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fun0:2
fun1:1

很显然,fun0,拷贝了shard_ptr sp,而fun1,并没有拷贝,因此前者会增加引用计数,而后者并不影响。关于参数传值的问题,可以参考《传值与传指针》和《令人疑惑的引用和指针》。

reset

调用reset会减少计数:

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sp.reset()

而如果sp是唯一指向该对象的,则该对象被销毁。

应当注意使用的方式

虽然shared_ptr能很大程度避免内存泄漏,但是使用不当,仍然可能导致意外发生。

存放于容器中的shared_ptr

如果你的容器中存放的时shared_ptr,而你后面又不再需要它时,记得使用erase删除那些不要的元素,否则由于引用计数一直存在,其对象将始终得不到销毁,除非容器本身销毁。

不要使用多个裸指针初始化多个shared_ptr

注意,下面方式是不该使用的:

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#include<iostream>
#include<memory>
int main()
{
auto *p = new std::string("hello");
std::shared_ptr<std::string> sp1(p);
/*不要这样做!!*/
std::shared_ptr<std::string> sp2(p);
return 0;
}

这样会导致两个shared_ptr管理同一个对象,当其中一个被销毁时,其管理的对象会被销毁,而另外一个销毁时,对象会二次销毁,然而实际上,对象已经不在了,最终造成严重后果。

而与这种情况类似的,就是使用get()获取裸指针,然后去初始化另外一个shared_ptr,或者delete get返回的指针:

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//来源:公众号【编程珠玑】
#include<iostream>
#include<memory>
int main()
{
auto sp = std::make_shared<std::string>("wechat:shouwangxiansheng");
std::string *p = sp.get();
std::shared_ptr<std::string> sp2(p);/*不要这样做!!*/
delete p;/*不要这样做*/
return 0;
}

如果对象不是new分配的,请传递删除器

与unique_ptr类似,它可以指定删除器,默认是使用delete。例如:

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//来源:公众号【编程珠玑】
#include<iostream>
#include<unistd.h>
#include<memory>
void myClose(int *fd)
{
close(*fd);
}
int main()
{
int socketFd = 10;//just for example
std::shared_ptr<int> up(&socketFd,myClose);
return 0;
}

与unique_ptr的区别

首先最明显的区别自然是它们一个是专享对象,一个是共享对象。而正是由于共享,包括要维护引用计数等,它带来的开销相比于unique_ptr来说要大。

另外,shared_ptr无法直接处理数组,因为它使用delete来销毁对象,而对于数组,需要用delete[]。因此,需要指定删除器:

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/来源:公众号【编程珠玑】
#include<iostream>
#include<memory>
int main()
{
auto sp = std::make_shared<std::string>("wechat:shouwangxiansheng");
std::string *p = sp.get();
//std::shared_ptr<int> sp1(new int[10]);//不能这样
std::shared_ptr<int> sp1(new int[10],[](int *p){delete[] p;});
return 0;
}

示例中使用了lambda表达式。

不过一般来说,好好的容器不用,为什么要用动态数组呢?

总结

以上就是shared_ptr基本内容,一般来说,规范使用shared_ptr能很大程度避免内存泄露。注意,shared_ptr提供,*,->操作,不直接提供指针运算和[]。

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